曲轴夹具设计实例

前言

夹具设计是数控类专业重要的实践教学环节，设计需要结合学院三年所学的所有专业课知识，如机械制图、公差配合与技术测量、数学及应用等机械类重要的学科，不仅让学生把三年学习的知识运用到位，还让我们重新温故了一下所必须的专业知识，此次设计也锻炼了学生查找工具书的能力，让学生增长了许多有关专业的其他知识，对课堂所学知识进行互补，此外，本次设计还锻炼了学生利用软件作图的能力，这对今后的就业有一定的帮助。

课程设计采用学生与老师互动的方式展开，每个老师负责带领几个学生进行设计，老师安排了答疑时间和地点，学生有什么疑问，可以按时去找指导老师解答，促进了老师与学生的沟通。

此次课程设计，为学生更好的完成毕业设计，为学生更好的找到自己的缺陷打下了基础。

由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指导。

设计者：

二○一一年四月

1.机床夹具设计任务：

如图所示：

技术要求：两基准A、B已达到要求，要求精加工Ø，保证平行度0.025，中心距A=30±0.065

为了车削Ø8外圆，提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具进行切削加工。本夹具将用于CK5080ni---980TD数控车，采用刀具旋转工件进给的方式进行加工。

2.定位基准选择：

φ8的中心线对φ14轴有平行度要求，以φ14的轴为定位基准，由于连接板是铸件公差较大，利用连接板的背面靠住夹具面来固定，这样既保证了平行度和φ8的尺寸精度，还提高了加工效率，先采用这套方案进行加工。

3.确定夹具的结构方案

根据工序加工要求，夹具在安装中的定位方案如下：

以其底面为主要定位基准，夹具底座与中滑板之间的定位销限制了4个自由度，如图（4）所示，刀架螺栓限制了2个自由度。夹紧和定位装置共同限制了工件的六个自由度，使工件达到完全定位。

4.确定夹紧机构

此夹具选用的是螺栓压板夹紧机构，拧紧螺栓通过压板压紧工件表面。因此在压板上我们开了两个小口来保证压紧螺栓和装卸方便。

如图（1）所示：

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图1

-4

5.尺寸计算：

（1）工件在夹具上装夹牢固后，其φ14（圆O）轴线的水平高度与夹具上表面重合，如图1-1所示：

图1-1．

其中OD=7 ∠OCB=45°CO⊥AO OD⊥CB

有三角函数关系可得：

OB=OC=√2OD=9.9 即AB=19.8

查标准公差等级表得，其IT6的公差为0.013

查极限偏差表得，其上偏差为+0.008，下偏差为-0.005 （2）如图2-2所示：由于连接板为铸造件，所以连接板在固定时所允许的固定误差分析：

<1>确定90°V型槽的宽度：要满足销头和圆杆中心距要求必须保证圆杆轴线与夹具体顶面保持一致，圆杆直径尺寸为13.957时，槽宽应为18.436，圆杆直径为13.984时，槽宽应为18.489，则槽宽为18.436～18.489之间圆杆轴线与夹具体顶面基本一致。

<2>连接板的固定误差：由于连接板为铸造件、装夹中会存在尺寸误差，经计算得出连接板最大径向偏差为1.974，此偏差完全可以满足切削加工要求。

图2-2.

（3）下图3-3为零件连接板示意图，装夹牢固后，零件的CD面与夹具上的定位面相重合，即∠CAB 就是定位面的倾斜角度。

图3-3

在图中，CO1=10 AO2=7 O1O2=30

有三角函数得：

Tan∠CAB=CB/AB=3/30=0.1

即∠CAB=5.71°

即定位面的倾斜角度与X方向的夹角为95.71°

（4）

图4-4

在上图4-4中BC=O1O2=30±0.065 AB=25.5

查标准公差等级表得，IT7的公差为0.025;

查极限偏差表得，尺寸AB上偏差为+0.017，下偏差为-0.008;

连接板的中心距、夹具的总高度、夹具与刀架连接部分的高度，三者形成一个封闭环，如下图5-5所示

图5-5

由封闭环尺寸链计算公式得L3的上偏差为+0.08 下偏差为+0.048

6.夹具外形尺寸

（1）夹具与零件之间的尺寸如图3 ；

（2）夹具与零件的装配图如图2 ；

（3）刀具装夹图如图5 ；

-8- 夹具装配图：

图2

-9- 夹具零件图：

图3

实体图

图4

图5

夹具主体机械加工工艺卡：

刀套加工工艺卡：

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对刀说明：

车削加工属连续加工，由于偏心大，部分位置没有足够的强度和刚度，夹紧机构所提供的夹紧力足够大，且要求有良好的自锁功能性。因此我们在外圆的定位不是很牢固，所以在连

接板的位置也用螺钉连接。

在对刀上，把夹具放置刀架以后连接板上的Φ8的中心线应对应主轴中心线，而主轴上的刀具刀尖在经过对刀之后应控制在Φ8公差左右来进行试车削，在进行微量调整来实现Φ8外圆的尺寸，从而在保证平行度和30mm的位置度。通过计算，连接架的位置左右摆动1mm能满足尺寸控制范围。

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课程设计总结

在学完《机械制造工艺学》之后，我们经过了为期三个星期的课程设计。本次课程设计的任务是根据加工工件设计夹具我设计的零件是偏心轴。我在设计完自己的夹具同时，和其他

的同学一起探讨更好的设计方法。并了解了工艺对我们学习的重要性，同时也发现了自己的很多不足。感触有：

一．仅仅了解书本上的东西是远远不够的，只有在结合自己的实际情况，运用于实践，这样才能更深的了解和学习

好知识。

二．工艺是一个很细致的工作，我们要在工作中不断的积累经验，学会用自己的知识解决实际问题。

三．觉的自己学到的知识太有限，知识面太窄，以后还有待加强训练和实践。

四．同时我们不断的向别人学习，尤其要多向老师请教，他们可以让我们少走很多的弯路，同时也让我们知道很多

优秀的设计方法和与众不同的设计理念。

五．创新设计是我们未来生存的法宝，所以从现在开始一定要有意识的锻炼和培养自己在这方面能力。

通过这次夹具设计，我们感受到了对专业知识的缺乏和不足，也使我们的专业知识得到进一步提高，使我们拥有这次难得的学习机会。

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参考资料

1《机械基础》主编：姜波中国社会保障出版社